摘要:該文主要講述了黑龍江省方正縣電業(yè)局大規(guī)模地在居民區(qū)應(yīng)用低壓電力線遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的情況。
近幾年來(lái)，國(guó)家及電力部門投入了大量的人力、物力和財(cái)力，進(jìn)行城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造。電力行業(yè)不斷的深入改革與發(fā)展，對(duì)用電營(yíng)業(yè)管理工作提出了更高的要求。現(xiàn)代化的抄表方式也是優(yōu)質(zhì)服務(wù)必不可少的一種手段。
隨著黑龍江省于2004年4月1日實(shí)行同網(wǎng)同價(jià)以后，方正縣電業(yè)局對(duì)全縣122棟家屬樓進(jìn)行了大規(guī)模的改造，應(yīng)用了低壓電力線遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)。截至目前，122棟家屬樓全部改造結(jié)束，共改造了19827戶，其中平房戶9800戶，樓房10027戶，88個(gè)臺(tái)區(qū)的改造工作，安裝集中器83臺(tái)，采集器2111臺(tái)。
1 基本工作原理
低壓電力線載波實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，載波集中器和多路載波終端內(nèi)含載波通信接口，通信接口通過(guò)N線和一根相線與電網(wǎng)相連。由于負(fù)載分布在不同的u、v、w三相上，因此多路載波終端需分別從u、v、w三相耦合信號(hào)，而對(duì)應(yīng)的同一載波集中器則需通過(guò)開關(guān)，將信號(hào)分別地耦合到u、v、w三相上。一臺(tái)配電變壓器范圍內(nèi)用一臺(tái)載波集中器。而一臺(tái)載波集中器可帶256臺(tái)多路載波終端，可任意分布在三相上。
在電力線網(wǎng)絡(luò)中，不能直接傳輸數(shù)字信號(hào)，而是傳輸要經(jīng)過(guò)處理的模擬信號(hào)。這一處理過(guò)程即為調(diào)制，調(diào)制方式有移頻鍵控(FSK)及擴(kuò)頻載波(SSC)方式。由于擴(kuò)頻技術(shù)將信號(hào)加載到一個(gè)頻帶較寬載頻上，因此衰減較小，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。
2 技術(shù)特點(diǎn)
2.1 擴(kuò)頻調(diào)制載波通道
單芯片的擴(kuò)展頻譜技術(shù)將信號(hào)加載到一個(gè)頻帶較寬的載頻上，使衰減較小，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載特性適用性更強(qiáng)，可靠性更高。
2.2 信號(hào)中繼技術(shù)
系統(tǒng)中每一個(gè)多路載波終端上的載波通信模塊采用特殊設(shè)計(jì)鏈路功能，使其既具有支持本身多路載波終端通信功能，又能擔(dān)當(dāng)整個(gè)載波網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)中繼單元，且中繼的級(jí)數(shù)沒有限制，有效地延長(zhǎng)了系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行通信距離。
2.3 路由管理功能
根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況，和信號(hào)衰減情況選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ怕窂剑员ＷC整個(gè)系統(tǒng)的通信成功率。路由功能既可在上位機(jī)人工實(shí)現(xiàn)，也可在載波集中器處自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，一旦通信成功，系統(tǒng)自動(dòng)記錄成功通信路徑，保證下次通信。
2.4 三相電源自動(dòng)切換
初次運(yùn)行時(shí)記錄不同相線上分布的多路載波終端號(hào)，當(dāng)要求對(duì)某臺(tái)多路載波終端通信時(shí)，自動(dòng)將信號(hào)加載到該相上完成通信。
3 可擴(kuò)充性及兼容性
·對(duì)于某些工業(yè)用戶，重要或特殊的用電區(qū)，可以方便地在系統(tǒng)相關(guān)部分加裝傳感器組件,以及功率控制組件等，以對(duì)用戶和線路的電力負(fù)荷進(jìn)行遙測(cè)、遙控，實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化管理，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。
·本系統(tǒng)支持各種不同型號(hào)的機(jī)械、電子脈沖電能表及其他輸出脈沖量的采集裝置。
4 防雷擊、抗干擾措施
4.1防雷擊措施
·在低壓用戶終端內(nèi)部設(shè)有共模抑制線圈和壓敏電阻組成的浪涌電壓吸收電路；內(nèi)部工作電源入口和用戶脈沖接口電路中使用了加有瞬變電壓抑制器件，有效防止經(jīng)由電源回路和外部脈沖接口串入的雷擊干擾；監(jiān)控MCU的電源經(jīng)過(guò)濾波后，單獨(dú)進(jìn)一步防止雷擊對(duì)整機(jī)的影響。
·中壓耦合設(shè)備中的耦合電容和結(jié)合濾波器在耐壓參數(shù)選擇上留有較大裕量；結(jié)合濾波器輸入端帶有一個(gè)內(nèi)置大容量金屬氧化物避雷器；結(jié)合濾波器的輸入和輸出端完全依靠磁耦合方式傳遞信號(hào)。以上的措施可以有效地衰減和隔離雷擊脈沖的影響。
·在中壓側(cè)主電路接口部分中使用了具有一定耐壓等級(jí)的隔離變壓器；同時(shí)在這些隔離變壓器后端使用的器件均考慮到適當(dāng)?shù)哪蛪旱燃?jí)。
·使用了具有較好EMI性能的開關(guān)電源。
4.2 抗干擾措施
·為了減少各個(gè)電路部分相互之間的串?dāng)_，在具體的硬件電路布局中，合理劃分了弱信號(hào)電路，強(qiáng)信號(hào)電路，以及合理劃分了數(shù)字電路部分和模擬電路部分。
·對(duì)于模擬信號(hào)輸出和輸入口均采用磁路耦合方式進(jìn)行隔離，同時(shí)對(duì)于輸入信號(hào)使用了具有高帶外衰減系數(shù)的無(wú)源帶通濾波器。
·對(duì)于外部數(shù)字信號(hào)接口電路部分，使用了具有良好電磁兼容性能IC，同時(shí)對(duì)端口添加相應(yīng)的保護(hù)器件。
5 抄表軟件
該軟件是基于載波芯片及其它相關(guān)系列硬件產(chǎn)品開發(fā)成的軟件系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了PC端(操作員)與集抄硬件直接交互數(shù)據(jù)接收(實(shí)時(shí))有關(guān)電能表指示數(shù)、狀態(tài)等數(shù)據(jù)，發(fā)送指定的電能表號(hào)及相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了操作員對(duì)遠(yuǎn)程電能表實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制。在更深一層上則實(shí)現(xiàn)了提供大量可靠參數(shù)信息供操作員，對(duì)供電情況及用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。在大量減少抄表人員的前提下，提高了供、用電服務(wù)質(zhì)量，并可降低供電成本(降低線損、防止竊電等)，提高經(jīng)濟(jì)效益。
6 功能特點(diǎn)
·軟件平臺(tái):Windows9X、WindowsNT4.0中文軟件平臺(tái);
·兼容性:采用通用數(shù)據(jù)庫(kù)，可與其他系統(tǒng)方便對(duì)接；
·隨時(shí)查詢或設(shè)置前置機(jī)定時(shí)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間起點(diǎn)、間隔和數(shù)據(jù)類型等；
·隨時(shí)或定時(shí)查詢?nèi)我怆娔鼙韮?nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或前置機(jī)內(nèi)所保存的歷史數(shù)據(jù)(包括電量、需量、瞬間量、失壓、報(bào)警等數(shù)據(jù))，并按用戶要求對(duì)抄錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和管理；
·隨時(shí)查詢或設(shè)置遠(yuǎn)方電能表時(shí)鐘和參數(shù)；
·按用戶要求，建立電能表的管理臺(tái)賬；
·按用戶要求，生成有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制成各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表，按需要打印各類報(bào)表；
·對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算、統(tǒng)計(jì)、分析,繪制功率、電壓、電流曲線作平衡分析,為決策者提供依據(jù)。
7 優(yōu)缺點(diǎn)分析
7.1 優(yōu)點(diǎn)
·將結(jié)果以各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖示等形式報(bào)告給用電管理部門。能自動(dòng)計(jì)算電費(fèi)，生成報(bào)表，可與銀行微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，還可實(shí)現(xiàn)電費(fèi)銀行自動(dòng)劃撥。
·載波抄表率100%，并按規(guī)定間隔進(jìn)行實(shí)時(shí)抄表。
·具有預(yù)付費(fèi)跳閘功能，即預(yù)先買電，用完后自動(dòng)跳閘。避免了“關(guān)系電”、“人情電”、“權(quán)力電”的發(fā)生。
·先進(jìn)的信號(hào)采樣和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，脈沖記錄準(zhǔn)確。
·停電后系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持時(shí)間不少于2個(gè)月。
·時(shí)鐘誤差不大于1s/日。
·停電后時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)間不少于9年。
7.2 缺點(diǎn)
集中器只能局限于安裝在低壓配電變壓器的低壓側(cè)(附近或任何方便的地方)，并通過(guò)電力線匯集該配變下所有終端電能表的數(shù)據(jù)而不能安裝在高壓側(cè)上。這種缺點(diǎn)到目前為止，國(guó)內(nèi)尚沒有得到解決，甚至國(guó)際上也沒有得到解決，這是一個(gè)有待研究的問(wèn)題。如果將來(lái)集中器能夠安裝在高壓側(cè)上，那么我們的遠(yuǎn)程抄表將能更好的應(yīng)用，而不必要一個(gè)配電變壓器范圍內(nèi)安裝一臺(tái)載波集中器。這將會(huì)大大的節(jié)省財(cái)力，得到更廣泛的運(yùn)用。
8 取得的經(jīng)濟(jì)效益分析
通過(guò)一年多運(yùn)行來(lái)看，取得的效果是明顯的。初步統(tǒng)計(jì)一下，如果按每人每月抄600戶，每人每月的工資按1000元計(jì)算(還需加上福利待遇、醫(yī)療保險(xiǎn)、養(yǎng)老保險(xiǎn)等)。
根據(jù)目前已改造的19827戶來(lái)看，可節(jié)省抄表人力33人，每年可節(jié)約資金40萬(wàn)元，10年可節(jié)約資金400萬(wàn)元。長(zhǎng)此以往，效益是可觀的。
